Каскадные котлы и саморегулирующая система отопительного процесса. Эксплуатация каскадных котельных

26.02.2019

Сегодня проблема отопления стоит очень остро и ее часто рассматривают, уделяя ей большое внимание. В процесс вовлечены как профессионалы так и рядовые потербители. В этом материале Вам предлагается рассмотреть решение производства тепла в новом ракурсе. Будут рассмотрены варианты и подбор котлов с учётом возможностей, которые может предоставить современная техника, внедренная в системы каскадов котлов Therm. Оптимальный выбор теплогенерирующего оборудования поможет существенно снизить расходы, не экономя на требованиях к комфорту.

Если сравнить суммы расходов на эксплуатацию жилых домов или иных объектов до установки каскадных котельных Thermona и после, то экономия средств может достигать невероятной величины - до 40% в год. Окупаемость инвестиций наступает очень быстро. Кроме высокой эффективности и плавной модуляции мощности в очень широком диапазоне, каскадная котельная может быть размещена непосредственно в отапливаемом объекте. Cистема каскада котлов реагирует точно и быстро на изменяющиеся требования к отоплению объекта и не имеет инерционныx потерь, характерных для неповоротливых центральных систем отопления, как и для котельных с одним массивным и громоздким котлом.

Что такое каскад котлов

Каскад котлов - это специальная система соединения нескольких котлов, позволяющая им работать как единому целому. Особенность конструкции котлов Тherm и их автоматики позволяет плавно увеличивать вырабатываемую мощность от 24% номинальной мощности одного используемого котла. При необходимости в увеличенной мощности (до 1440 кВт), каскадное включение котлов обеспечит большие преимущества. Прежде всего, установка котлов Therm DUO 50T, DUO 50FT, DUO 50, TRIO 90T, TRIO 90 и 45KD эффективно использует занимаемую площадь. У котельной самый высокий коэффициент занимаемой площади к установленной мощности, при этом сохраняются все преимущества каскадного подключения и бесступенчатая модуляция мощности.

В каскад можно включать не обязательно котлы одного типа KD, DUO или TRIO. Котлы можно комбинировать разной мощности, что позволяет достичь адаптации системы к реальным теплопотерям объекта и к необходимой производительности горячего водоснабжения. В отрасли отопления каскад стал новаторским способом оптимизации теплогенерирующих объектов большой мощности. Один котел большой мощности работал бы и при невысокой потребности в тепле, перегревая систему, используя каскадное включение можно включить именно то количество котлов, которое необходимо в данный момент, что регулируется электронной микропроцессорной автоматикой.

Подтверждено на практике, что в отопительный период в 80% времени мощность котла востребована только на 50%. То есть, за сезон в целом, котел используется только на 30% от максимальной мощности. Это означает, что основное время он работает на минимальной мощности с низким КПД. Тогда как каскадная схема обеспечивает необходимую мощность в данный момент времени, подключая один за другим нужное количество котлов и выводя их в оптимальный, экономичный режим. Каскадное регулирование, управляемое программно, убирает воздействие фактора разбалансировки мощности теплогенерации и необходимости в тепле потребителей. Диапазон изменения мощности каскадом позволяет постоянно работать с низкой температурой отопительной воды, что снижает потери на излучение и в период простоя системы. Увеличивается готовность и оптимизируются температурные условия отопления для повышения комфортности использования.

До недавнего времени функционирование каскадной котельной могло поддерживать только дорогостоящее оборудование, с полностью измененной автоматикой ведущего котла. Прорывом была разработанные для котлов интерфейсы коммуникации, подключаемые к стандартным платам и дающие возможность передавать информацию между котлами и плавно изменять мощность всех котлов, подключенных в каскад. Это позволило устанавливать оптимальные параметры мощности в любой момент работы и получать доступ к информации о производимых каждым котлом действиях, например, при диагностике неисправностей или при пуско-наладке каскадной котельной. Каскадная котельная - это "интеллектуальная система" с полностью автоматизированным режимом работы без присутствия "человеческого фактора".

Сегодня техническое решение с применением стандартизированного аппаратного и программного обеспечения доступно и для очень экономных хозяев.

Почему каскад

Присутствующие в настоящее время на рынке котлы могут быть в различном исполнении - котлы с одной постоянной мощностью, котлы с двумя постоянными мощностями и котлы с плавным регулированием мощности (приблизитeльно от 40% до 100% мощности). Обычно предлагаются блоки управления последовательным включением котлов ("каскадныe переключатели"), которые поочередно могут включать и выключать котлы. Стандартная схема включения - до 4 котлов в каскаде. На практике этому соответствует шаг вводимой мощности в 100 кВт, при общей максимальной 400 кВт, т.е. скачек в 25%. В противоположность этому каскад котлов THERM работает от минимальной мощности, напр. 13 кВт (45 KD) плавно до макс. мощности 400 кВт. Естественно, в этом случае расход газа будет значительно меньше. К преимуществам каскадного включения котлов, относится и большое количество вариантов возможных котельных. Можно менять как расположение котлов, так и компоновку самой котельной. Котельную можно разместить практически везде - в подвале, отдельной пристройке или на чердаке. Отдельные котлы и оборудование каскадной котельной можно устанавливать произвольно так, что котельная, как детский конструктор, точно встанет в отведенное пространство.

Почему каскад из котлов THERM

Настенные котлы THERM, при одиночном использовании, плавно регулируют собственную мощность от прибл. 23% до 100% (в зависимости от типа используемых котлов) номинальной мощности. Каскад котлов THERM уникальным, но вместе с тем простым способом, дает возможность увеличить диапазон плавного изменения производительности котeльной от минимальной мощности, которую производит один котел, до максимальной мощности всех 16 котлов, подключенных каскадно. Это расширяет диапазон управления от 1,8% до 100% мощности для 16 котлов, включенных в каскад. Реализация очень проста - в каждый подключаемый котёл устанавливается коммутирующая плата интерфейса, подключаемая с помощью двух проводов к другим котлам и полноценный каскад готов. Без применения дорогостоящего каскадного переключателя. Так же просто управление каскадом в целом. Надо включить все котлы, а затем на первом установить температуру отопления. Все остальное котлы сделают "сами". Отпадает необходимость в трудоемкой и сложной настройке каждого котла, настройке управления ведущего котла и т.д. При необходимости увеличить количество котлов, надо подключить к отопительной системе еще один котел, установить в нем интерфейс, подключить два провода и запустить каскад.

Все очень просто. Достаточно на всех интерфейсах установить переключатели, в соoтветствии порядковым номером котла в каскаде, установить переключатель, находящийся в главном котле, по общему количеству котлов и каскад начнет работать. Эту первичную настройку, во избежание осложненний, должен произвести сервисный техник. В дальнейшем подобные настройки больше не производятся. В случае управления нагревом отопительной воды по наружной температуре (эквитермное регулирование), достаточно установить допольнительно только один датчик и каскадная котельная будет работать в зависимости от погодных условий. Эквитермное регулирование настоятельно рекомендуется использовать в котельных, отапливающих производственные или офисные здания, для полного исключения ошибок, связанных с действиями неподготовленного персонала.

Еще одно преимущество котлов THERM проявляется в решении вопроса горячего водоснабжения (ГВС). Один или несколько бойлеров гидравлически подключается через трёхходовой кран к котлу в каскаде, а термостат резервуара двумя проводами соответствующему котлу в каскаде и вопрос ГВС решен. Любой котел THERM, подключенный в каскад THERM, кроме управляющего котла, может греть воду для горячего водоснабжения. Тем самым максимальное количество котлов, подключенный к каскаду, которые могут нагревать воду для ГВС, составляет до 15 единиц.

Кратко основные преимущества котлов THERM:

исключительная эффективность инвестиций;
экономичное и высокоэффективное решение коммуникации в каскаде;
большая экономия расходов по сравнению с иными источниками тепла;
полностью автоматизированная работа;
отличная экономика эксплуатации;
широкая модуляция мощности котельной в целом (напр. от 13 до 720 кВт);
высокая надёжность в работе;
простой монтаж и ввод в эксплуатацию;
простое и наглядное техническое решение;
простое и наглядное управление;
оптимальная адаптация для подключения бойлера ГВС;
малая занимаемая площадь;
удаленные диагностика и мониторинг котельных;
бережное отношение к окружающей среде.

Котлы, используемые в каскадных котельных

Чаще всего для включения в каскад используются котлы Therm DUO 50, DUO 50 T, DUO 50 FT, TRIO 90, TRIO 90 T или котлы Therm 45 KD. Можно включить в каскад и котлы мощностью 28, 20, 17 или 14 кВт. Техническое решение системы каскада котлов позволяет включить в каскад все котлы THERM с автоматикой управления DIMS, а это котлы с цифровым дисплеем, за исключением котлов с проточным нагревом контура ГВС. Для больших каскадных котельных, прежде всего, можно использовать котлы TRIO 90 или версию с принудительным отводом продуктов горения - TRIO 90T (преимущества DUO 50 FT). Отдельная тема - это каскадные котельные из конденсационных котлов Therm 45 KD.

Комбинация интеллектуального управления котлов Thermona и конденсационного принципа котлов приводит к резкому уменьшению расходов на отопление и нагрев контура ГВС при сохранении очень низких параметров выбросов в результате процесса сгорания газа. Первым толчком для разработки конденсационного котла THERM 45 KD было преимущественно применение его в каскадных котельных. При разработке системы каскадной котельной из конденсационных котлов специалисты компании Thermona использовали собственный опыт, полученный при проектировании систем каскадных котельных из традиционных котлов. Система каскадной котельной в целом спроектирована так, что обеспечивает конечному пользователю комплексное, продуманное решение отопления и контура ГВС. Поэтому каскад из котлов Therm 45 KD выполнит все требования, предъявляемые к источнику тепла, и не только это. Одновременно каскадная котельная позволяет и использовать полностью совместимое эквитермное управлениe без необходимости установки дополнительных систем управления или регуляторов. Сегодня не все производители могут предложить подобное решение.

Такой же каскад как из газовых котлов THERM, можно собрать используя электрокотлы Therm. Все электрокотлы THERM могут быть соединены вместе. Интеллектуальное управление каскада электрокотлов позволяет использовать в качестве источника тепла каскад с плавным регулированием мощности. Каскад из электрокотлов THERM позволяет нагревать воду для хоз. нужд в бойлере. Только системы управления каскадами газовых и электрических котлов не могут быть соединены между собой.

Характеристики котлов

Возможность подключения котлов THERM в каскад

Характеристики котлов THERM DUO 50, DUO 50T

Характеристики котлов THERM DUO 50FT

Характеристики котлов THERM TRIO 90, TRIO 90T

Характеристики котлов THERM 28

Характеристики продуктов горения котлов THERM

Монтаж отопительной котельной выполнен на базе двух напольных котлов Сигнал КОВ-63СТ (СТ) и КОВ-31,5СП. Для обеспечения нужд горячего водоснабжения установлен бойлер косвенного нагрева MEGA W-E-100.81. Для циркуляции теплоносителя системы отопления установлен насос GH 32/8. Для компенсации температурных расширений теплоносителя установлен расширительный бак. Отвод дымовых газов осуществляется в индивидуальные дымовые сэндвич-трубы 150 х 220 мм. Котельная автоматика электронезависимая.

Рассмотрим, что такое каскадная котельная

Каскадная котельная - это несколько котлов, связанных между собой. При этом достигается более плавное регулирование тепловой мощности котельной и значительное снижение ее минимальной мощности. У котлов с электронным регулированием минимальная мощность, в среднем, составляет 35% мощности одного котла.

Теперь сравним. При отоплении помещения, к примеру 1 000м² необходима мощность, в морозы, около 120 кВт. Если Вы поставите один котел такой мощности, то, при наступлении оттепели, его мощность снизится до 35% максимальной и составит 120*35/100=42 кВт. Теперь возьмем котельную из трех котлов по 40 кВт. Максимальная мощность останется прежней 3*40=120 кВт, а как минимальная? Не забываем, что на минимуме это 35% мощности ОДНОГО котла. Получим: 40*35/100=14 кВт.То есть минимальная мощность снизится в 3 раза! Во столько же раз снизится и потребление топлива (газа). В наш век постоянно растущих цен на энергоносители, согласитесь, это крайне важно.

О других плюсах каскадных котельных. Вы всегда можете отключить один из котлов. Например, для ремонта, профилактики или сервисного обслуживания. При этом нет риска заморозить систему отопления или остаться без горячей воды.

Какие котлы нужны для работы в каскаде? В принципе, в режиме каскаде могут работать как котлы «начиненные» электроникой, так и котлы с электронезависимой автоматикой. Конечно, электронная автоматизация уменьшит Вам хлопот. Вы сможете установить погодные датчики и датчики внутренней температуры, тогда котел будет «понимать» какую температуру теплоносителя ему поддерживать.

Если еще добавить недельный программатор, то котел будет разогревать помещение к приходу людей и снижать температуру, когда никого нет. возможно удаленное управление котельной через интернет или через СМС сообщения. При невысокой нагрузке, котлы работают по очереди, продляя себе срок службы. Есть одно «но». Если у Вас часто пропадает электричество такая автоматика бесполезна. При отключении напряжения или снижения его ниже 170 В, котлы остановятся и перестанут функционировать. Потребуется ждать когда напряжение придет в норму.

Соединяя между электронезависимые котлы, Вы теряете удобство управления и плавность регулирования. Нарастание мощности котельной происходит скачкообразно. В случае из примера, мощность растет по 40 кВт, при включении следующего котла из каскада. Опять же повышается надежность и автономность работы.

Итак подытожим:

Если вам необходимо обогреть достаточно большое помещение (свыше 400м², то лучше поставить каскадную котельную, чем один котел, ну, а электрозависимой она будет или нет - зависит от Ваших потребностей и местных условий.

Подавляющее большинство котельных не используют свою тепловую энергию на 100%. Так, в отопительный сезон мощность расходуется всего на 50%, а в межотопительный - ориентировочно на 25%, которые приходятся на обеспечение объектов горячей водой. Сократить расходы позволяет увеличение регулируемости котельных, однако не всегда это является выгодным с точки зрения владельца.

Практика показывает, что каскадные котельные позволяют решить эту проблему . Их суть - это включение всех котлов в единую отопительную систему, которая управляется программно и даёт возможность регулировать мощность установок плавно, бесступенчато. Иными словами, «лишние» котлы в каскаде можно с лёгкостью отключать и включать при возникновении потребности в более интенсивном отоплении.

Износ установок в каскадной котельной осуществляется равномерно, поскольку тот котёл, который сегодня запускался первым, завтра становится последним в очереди или же активируется только при необходимости. Таким образом, каждая система работает приблизительно одинаковое количество времени, обеспечивая равномерное распределение нагрузки. В случае возникновения аварийной ситуации и выхода одного устройства из строя, каскадная котельная продолжает свою работу в штатном режиме.

Преимущества установки каскадной котельной

Рассмотрим, какие преимущества есть у «каскада» котлов по сравнению с единственным котлом большой мощности при условии, что в конечном результате мощность у каскада и у единственного котла будет одинаковой:

Каскадные котлы значительно легче по весу, располагают меньшими габаритами и дешевле, чем единственный большой котёл огромной мощности. Это делает возможным установку каскада на крыше многоэтажного жилого дома или на цокольном этаже.
Если выйдет из строя единственный общий котёл, придётся подключать к работе аварийную котельную . Если сломается один из каскадных котлов, система продолжит работу, обеспечивая не менее 50% от обычной мощности, что крайне актуально в регионах с суровой зимой.
Осенью или весной часть котлов можно отключать вручную или автоматически, настроив соответствующую программу. Таким образом, расход топлива будет экономичнее, меньше будет изнашиваться оборудование, а проживающие или работающие на отапливаемом объекте люди получат комфортные условия.
Чем меньше мощность котла, тем дешевле и доступнее к нему запчасти. За счёт малой мощности каждой отдельной котельной установки в каскадной системе ремонт выходит значительно ниже по стоимости.

Ни для кого не секрет, что централизованное обеспечение теплом уже существующих и вновь строящихся объектов с каждым годом становится все более проблематичным. Отсутствие возможности объективного учета, большие потери тепла при транспортировке, субъективность при определении стоимости, монополистический характер деятельности поставщиков тепла, невозможность наращивания существующей мощности, а следовательно и запрет на подключение дополнительных потребителей - вот только некоторые проблемы, из-за которых взгляды специалистов обращаются в сторону автономного отопления и горячего водоснабжения. В связи с этим, в последние годы в нашей стране все большей популярностью пользуются блочные, модульные или каскадные котельные, а так же развивается поквартирное отопление.

Рассмотрим оба варианта

Поквартирное отопление

С другой стороны, у нас в городе развивается поквартирное автономное отопление. За годы эксплуатации накоплен достаточный опыт проектирования, монтажа и обслуживания термоблоков, установленных в квартире. Десятки тысяч термоблоков марки THERM (Чехия) работают в квартирах и коттеджах Московской, Ленинградской, Курской, Тюменской, Свердловской областях, Башкирии и многих других регионах России. 19 лет применения настенных газовых котлов марки THERM 20, 28 ТСХ, 23, 28, 32 ТСL в качестве источника тепла и ГВС в строящихся многоквартирных домах и коттеджах по России, показали основные положительные моменты: Обычно в каждом вновь строящемся доме есть помещение председателя ТСЖ или другого должностного лица.

В случае установки в этом помещении термоблока большой мощности (например, THERM DUO 50 FT - 45 кВт) решится вопрос отопления лестниц, подвалов и других помещений общественного назначения. Таким образом, большинство проблем автономного поквартирного отопления решается. Главное помнить о человеке, который будет жить в этой квартире и эксплуатировать термоблок. Ведь это будет, скорее всего, неподготовленный в техническом отношении пользователь, который приходит в ужас в случае, если котел отключился в зимнее время года. Поэтому предпочтение необходимо отдавать оборудованию со всеми степенями защиты человека и в то же время максимально простым в эксплуатации. Наличие самодиагностики котла - обязательно. Обязательно наличие высококвалифицированной сервисной организации со складом запасных частей и разрешением на работу с данным оборудованием от завода изготовителя. Конечно, в данной ситуации речь идет о вновь строящемся жилье.

Что же делать, как оптимизировать расходы конечного потребителя (жильцов) в домах, давно подключенных к центральным сетям отопления и ГВС?! Все мы знаем, что после установки счетчиков ГВС и холодного водоснабжения (ХВС) наши расходы заметно снижаются, т.к. оплачивать начинаем реально израсходованную воду, а не средние (?!) кубические метры с человека. Точно так происходит после установки индивидуальных узлов учета тепла.

Максимальной экономии можно достичь только при установке узлов учета на трубопроводах ввода в квартиру. И даже в этом случае Вам никогда не скажут из какого расчета складывается стоимость оплаты 1-го м2 за отопление. При этом рост платежа за единицу потребления будет неминуемо расти с каждым годом, т.к. ремонт транспортных сетей (теплотрасс) из-за их износа становится все вероятнее и дороже. На сегодняшний день в Свердловской области созданы прецеденты по отказу жильцов многоквартирных домов (ТСЖ) от пользования центральным отоплением, ГВС и переходе на индивидуальную систему.

В этом случае существует два варианта:

Первый - установка автономной котельной с использованием существующих систем отопления и ГВС дома.
Второй - установка котлов в каждой квартире.

Нет сомнений, что второй вариант самый комфортный и экономичный (в процессе эксплуатации) для конечного потребителя. При выборе котла необходимо обращать внимание на наличие надежной сервисной поддержки и оптимизировать расходы на покупку с качеством оборудования. Чтобы не быть голословным, приведу некоторые цифры из доклада главы администрации г. Кушва НИКИТИНОЙ Галины Дмитриевны, на заседании круглого стола ЖКХ г. Екатеринбурга и Свердловской области, которое состоялось 4-го июня сего года. В г. Кушва после установки индивидуальных котлов в многоквартирных домах расходы на отопление и ГВС сократились, в среднем, для семей из 2-3 человек (1-2 комн.кв.) - на 1 800 рублей в месяц, а для семей из 4-5 человек (3-4 комн.кв) - на 2 600 рублей в месяц.

Даже исходя из этих цифр, полная окупаемость затрат на переход к индивидуальной системе отопления и ГВС составит от 2-х до 3-х лет.

Каскадные котельные

Одними из первых в мире, специалисты чешской фирмы «Thermona» 13 лет назад пришли к идее создания на основе настенных газовых котлов каскадных котельных мощностью от 8 до 1440 кВт. Каскад на базе котлов THERM- это последовательное подключение нескольких котлов (до 16-ти единиц) в единую систему отопления с программным управлением. В организации котельной применяются одноконтурные настенные котлы мощностью 20, 28, 45 и 90 кВт. Собирать в каскад можно от 2 до 16 агрегатов, в зависимости от необходимой мощности.

Все котлы - современные, технически совершенные газовые приборы, имеющие КПД до 94%, со сроком службы не менее 15-20 лет. Практикой подтверждено, что в отопительный сезон примерно 80% рабочего периода мощность котельной используется не более чем на 50%. Каскадная система плавно обеспечивает работу котельной на необходимой мощности (в широком диапазоне) независимо от времени года за счет последовательного подключения одного за другим нескольких "малых" котлов.

Таким образом, в межсезонье и в условиях теплых зим каскадная котельная может длительно работать при низких температурах теплоносителя, что уменьшает расходы на теплоизлучение и периоды режимов ожидания системы. При этом улучшаются температурные условия объекта, т.е. комфорт пользователя. В котельной из 16 котлов можно подключить 15 бойлеров от 200 до 1000 литров каждый и тем самым удовлетворить любые потребности в горячем водоснабжении. Автоматика котла отдает предпочтение подготовке ГВС, а при отсутствии необходимости ее подготовки - котел переходит к работе в систему отопления совместно с другими котлами. К преимуществам каскадного подключения котлов, бесспорно, относится возможность выбора множества вариантов котельной: расположение и размещение.

Осуществить монтаж котельной можно практически где угодно: в подвальном или чердачном помещениях, в специально сделанной пристройке без установки единого дымохода. Правильный выбор источника тепла поможет сэкономить очень много средств при сохранении требуемого комфорта. При сравнении экономических показателей эксплуатируемых жилых домов и других объектов перед установкой каскадных систем Therm и после их установки пользователи часто достигают невероятной экономии энергии до 40% в год, поэтому окупаемость инвестиций происходит очень быстро и очевидно!

Основными преимуществами каскадных котельных на базе котлов THERM являются:

выгодное капиталовложение;
экономичность эксплуатации за счет широкого диапазона плавной модуляции мощности (минимальный порог от 20% при установке 2-х котлов и от 3% при 16 котлах);
полная автоматизация управления;
погодозависимое регулирование;
дистанционный контроль и управление работой котельной через программатор или ПК;
отсутствие необходимости содержать штатных работников в котельной;
высокая эксплуатационная надежность за счет работы нескольких котлов в одной системе;
увеличенный срок эксплуатации котельного оборудования;
простота и наглядность технического решения;
простота монтажа и пуска в эксплуатацию;
простое и понятное управление;
небольшая площадь занимаемого помещения;
использование пола для других компонентов котельной;
удобное присоединение внешних резервуаров для подготовки ГВС;
возможность монтажа котельной большой мощности без устройства дорогостоящего дымохода;
бережное отношение к окружающей среде.

Несомненно, что возможность и стоимость перехода на поквартирное отопление должны быть оценены соответствующими специалистами, но согласитесь - игра стоит свеч! При технической невозможности этого варианта, всегда остается первый - установка автономной котельной на дом. И в этом случае жильцы не будут переплачивать за потерю тепла при его транспортировке, а расчет стоимости за единицу потребляемого тепла (по расходу газа, холодной воды для ГВС и электроэнергии котельным оборудованием) станет прозрачным и понятным. Ни для кого не секрет, что котельная в межсезонье загружена на 10 - 20% установленной мощности и, следовательно, устанавливаемое оборудование должно отвечать этим требованиям.

В противном случае мы столкнемся с необоснованным перерасходом энергоносителя (газа), львиная доля которого будет расходоваться не на минимальные запросы конечного потребителя, а на излишний нагрев теплоносителя в «теле» котла и стояках системы отопления. Все-таки большим преимуществом каскадных котельных перед поквартирным отоплением является наличие дублирующих систем теплоснабжения и сосредоточение сложного газового оборудования, требующего обслуживания квалифицированными специалистами, в одном месте.

Каскадные котельные

котел подключение каскадный

Практика показывает, что в течение значительной части отопительного сезона мощность ряда отопительных котельных используется не более чем на 50%, а в межото- пительный период - не более чем на 20-25% (нагрузка ГВС). Неравномерная и зачастую малая нагрузка котельной обуславливает необходимость в широком диапазоне регулировки тепловой мощности как отдельных котлов, так и котельной в целом, что не всегда представляется возможным без снижения эффективности работы котельных установок, т.е. уменьшения КПД и соответственно увеличения удельного расхода топлива.

Одним из вариантов, предназначенных для решения данной проблемы, является система каскадного подключения малых отопительных котлов (фото 1). Котлы подключаются по теплоносителю в единую систему отопления с программным управлением. В результате становится возможным плавная, почти бесступенчатая регулировка мощности котельной. Например, при установке каскада из 12-ти газовых котлов единичной тепловой мощностью по 90 кВт, суммарная мощность котельной составит 1080 кВт, а минимальная - 36 кВт, т.е. 3,3% ее максимума (с учетом регулирования мощности каждого котла от 40 до 100%). Данная система позволяет обеспечить эффективную работу котельной с необходимой мощностью за счет последовательного подключения/отключения котлов и с учетом загрузки каждого котла при оптимальном значении КПД. Также возможна установка нескольких каскадов в одной котельной.

Программное обеспечение системы автоматического управления составляется таким образом, что ежедневно происходит смена последовательности запуска котлов. Следовательно, если сегодня котел запускается первым, то на следующий день он становится последним в очереди, и его запуск произойдет только при условии необходимости работы котельной на полную мощность. За счет этого достигается более равномерный износ основного оборудования котельной. Выход из строя одного из котлов почти не сказывается на обеспечении требуемой нагрузки (за исключением пиковой), что повышает надежность теплоснабжения. Из этого следует возможность снижения капитальных затрат при сооружении каскадной котельной за счет минимального резервирования тепловой мощности (благодаря применению котлов малой производительности). То есть, применительно к рассмотренному выше варианту каскадной котельной, состоящей из 12-ти котлов по 90 кВт, установка дополнительного котла может не потребоваться или же понадобится только один котел мощностью 90 кВт.

Небольшой вес, легкость доставки котлов к месту установки и простота компоновки обуславливают их применение при сооружении крышных котельных. Не вызывает также особых проблем увеличение установленной мощности котельной уже после начала ее эксплуатации благодаря используемому интерфейсу: технически максимально упрощено подключение системы управления нового котла в общую сеть, не требуется его дополнительная настройка, т.к. все данные уже находятся в памяти одного из котлов, выбранного в качестве управляющего.

Примером реализованного проекта на основе каскадной системы является котельная, построенная на крыше торгового центра в г. Магнитогорске Челябинской области (фото 1-3). В котельной эксплуатируются четыре каскада, в каждом из которых установлено по 12 котлов единичной мощностью 90 кВт. В результате суммарная тепловая мощность котельной составила 4,32 МВт. Диапазон автоматического регулирования мощности - от 36 кВт до 4,32 МВт. Каждый котел оборудован индивидуальной системой дымоудаления.

Проект был осуществлен в 2008 г. и по настоящее время, по отзывам обслуживающей организации, каких-либо проблем в процессе эксплуатации не возникало. Себестоимость производства тепловой энергии за это время менялась от 290 до 580 руб./Гкал в соответствии с повышением стоимости природного газа. На сооружение котельной было затрачено около 5 млн руб., а срок окупаемости составил около двух лет.

Еще одним интересным проектом, реализующим принцип когенерации, в котором использовалась каскадная система, стала мини-ТЭЦ на предприятии по производству металлической мебели в г. Перми. В качестве основного оборудования были применены две микротурбинные установки с утилизаторами тепла суммарной электрической мощностью 130 кВт и тепловой - 240 кВт. С учетом необходимости обеспечения дополнительной отопительной нагрузки в зимнее время на мини-ТЭЦ был установлен каскад из 8-ми газовых котлов единичной тепловой мощностью 45 кВт. Система автоматического управления каскадной котельной позволяет мгновенно реагировать на изменения объемов тепла, утилизируемого после микротурбин. Энергоносителем для мини-ТЭЦ на первом этапе реализации проекта является сжиженный газ. В данный момент идут изыскания по организации газоснабжения сетевым природным газом, который станет основным топливом, а сжиженный газ займет место резервного топлива.

Данная конфигурация мини-ТЭЦ с пиковыми котлами покрывает 50% потребностей предприятия в электроэнергии и 100% потребностей в тепле. При использовании в качестве топлива природного газа стоимость электрической энергии составит 1,3-1,78 руб./кВт.ч, а тепловой 350-495 руб./Гкал (по данным на апрель 2011 г.).

просмотров

Сохранить ВКонтакте